在河南省鄭州市的這輛巴士是由氫燃料電池驅(qū)動(dòng)的。

在為電動(dòng)汽車提供動(dòng)力的技術(shù)競(jìng)賽中，鋰電池目前正在超過(guò)燃料電池。鋰電池越來(lái)越便宜，而燃料電池仍然受到昂貴而壽命短的鉑催化劑的阻礙。1月30日發(fā)表在Nature上的一項(xiàng)來(lái)自中國(guó)科研人員的研究成果表明，多添加一點(diǎn)鉑——盡管是一種新型鉑——可以幫助燃料電池汽車迎頭趕上。

來(lái)自中國(guó)科技大學(xué)（USTC）的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的報(bào)告還顯示，中國(guó)正在趕上日本和韓國(guó)等燃料電池領(lǐng)域領(lǐng)軍者。中國(guó)的汽車制造商已經(jīng)制造了世界上大部分的電池電動(dòng)車，政府也希望看到它們?cè)谌剂想姵仡I(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。據(jù)英國(guó)金融時(shí)報(bào)報(bào)道，去年中央及地方政府為燃料電池汽車提供了124億美元的補(bǔ)貼。

鉑催化劑會(huì)驅(qū)動(dòng)質(zhì)子交換膜燃料電池（汽車上使用的那種）內(nèi)部的核心反應(yīng)以維持電池的電路，而反應(yīng)所產(chǎn)生的水將從汽車的排氣管滴出來(lái)。中國(guó)科技大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心的路軍嶺教授表示，他們已經(jīng)找到了一種保護(hù)鉑催化劑免受無(wú)處不在的一氧化碳污染的方法。一氧化碳會(huì)與鉑緊密結(jié)合，阻礙其催化作用。

存在一氧化碳是因?yàn)榇蠖鄶?shù)氫燃料是由烴類燃料生產(chǎn)的。即使經(jīng)過(guò)成本不菲的凈化，氫燃料也含有高達(dá)千萬(wàn)分之二的CO。隨著時(shí)間的推移，CO會(huì)在催化劑上積聚，減緩燃料電池的反應(yīng)，每次燃料電池汽車在寒冷的天氣里啟動(dòng)時(shí)都會(huì)出現(xiàn)“中毒”雪球。“即使是最高級(jí)的氫燃料也含有微量的CO，這些CO最終會(huì)使燃料電池電極失活。”路教授說(shuō)。

路教授和他的同事們通過(guò)設(shè)計(jì)一種新的催化劑找到了解決方案，這種催化劑是一種含有氧化鐵的鉑顆粒，它可以快速燃燒掉氫燃料中的CO。這種催化劑能選擇性地將CO轉(zhuǎn)化為無(wú)害的CO2，而且非常重要的是，它能在很寬的溫度區(qū)間內(nèi)工作。他們的測(cè)試證實(shí)，在-75到107攝氏度之間的溫度區(qū)間內(nèi)，CO減少了200倍；他說(shuō)與之前的CO選擇性催化劑相比這是巨大的改進(jìn)。“文獻(xiàn)中的所有催化劑都只在室溫以上工作。”路教授說(shuō)。

按路教授的設(shè)想，近期內(nèi)，他們的催化劑可以用于延長(zhǎng)燃料電池汽車昂貴的電池堆的使用壽命。他表示，將來(lái)，機(jī)內(nèi)燃料自清潔技術(shù)可以讓人們以“所有人都能承受”的更低價(jià)格使用低等級(jí)氫燃料。

加州理工學(xué)院材料與過(guò)程模擬中心主任、燃料電池催化劑設(shè)計(jì)師William Goddard（他并未參與前面所介紹的燃料電池催化劑的研究工作）說(shuō)：“他們的解決方案可能是一個(gè)很好的解決方案。這方案看起來(lái)是行得通的。”

Goddard指出，隨著制氫從化石燃料制氫轉(zhuǎn)向利用可再生能源或核能對(duì)水進(jìn)行電解制氫，CO問(wèn)題最終應(yīng)該會(huì)消失。他補(bǔ)充說(shuō)，盡管如此，要使燃料電池汽車具有競(jìng)爭(zhēng)力，真正需要的是燃料電池堆中更便宜的催化劑。豐田汽車的Mirai燃料電池轎車售價(jià)高達(dá)8.5萬(wàn)美元，富含鉑的電池堆是使該款轎車如此高價(jià)的一個(gè)重要因素。

中國(guó)政府似乎期待在未來(lái)十年內(nèi)達(dá)成這個(gè)目標(biāo)。其計(jì)劃要求到2030年，在中國(guó)的道路上行駛的燃料電池汽車達(dá)到100萬(wàn)輛。據(jù)英國(guó)金融時(shí)報(bào)報(bào)道，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，中國(guó)政府正在為中國(guó)科技大學(xué)等國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)提供科研資金，并提供豐厚的補(bǔ)貼以刺激中國(guó)燃料電池汽車企業(yè)的發(fā)展——每輛車的補(bǔ)貼最高可達(dá)3萬(wàn)美元，另外還有地方補(bǔ)貼。

在過(guò)去兩年中，有幾家中國(guó)公司購(gòu)買(mǎi)了外國(guó)燃料電池公司的股份，并成立了合資企業(yè)以獲取先進(jìn)技術(shù)。最近，在2018年11月，中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車零部件制造商濰柴動(dòng)力收購(gòu)了加拿大燃料電池龍頭企業(yè)Ballard Power Systems百分之二十的股份。它還在另一項(xiàng)交易中收購(gòu)了英國(guó)燃料電池制造商Ceres Power百分之二十的股份。

圖片來(lái)源：中科大網(wǎng)站

中科大研究人員所設(shè)計(jì)的新型催化劑的結(jié)構(gòu)模型示意圖。藍(lán)色、黃色、紅色、白色小球分別代表鉑、鐵、氧和氫原子。

中科大對(duì)這一研究成果的報(bào)道可參見(jiàn)：http://news.ustc.edu.cn/2019/0129/c15884a372150/page.htm。